CC BY
25
4. Требования к торфам, субстратам на их основе (DIN 11540-89)
Продукт Объемный вес высушенного сырца ц, г/л рН - значение (СаС12) Содержание солей, г/л Требуется для растений
N РА К2О
мг/л
Торф для приготовления культурных субстратов 2) до 250 2,5-3,5 (до 5,0) до 0,40 до 50 до 30 до 40
Нулевой субстрат 3) до 250 5,0-7,0 до 0,80 до 50 до 30 до 40
Субстрат для пикировки и размножения до 250 5,0-7,0 0,8-1,50 100-250 100-250 100-350
Торфяной субстрат до 250 5,0-7,0 1,50-3,00 200-450 200-400 200-500
Цветочная земля до 250 5,0-7,0 1,00-3,00 100-450 100-400 100-500
Субстрат для цветочных грядок до 250 3,4-4,5 0,50-1,00 80-160 80-160 60-160
Примечание. При создании специальных субстратов не следует отходить от указанных в таблице норм, которые используют в настоящее время. 1) Относится к торфу. 2) Переходные торфа.3) Под нулевым субстратом понимается произвесткованный и чаще всего со следами элементов (КРК) продукт.
Введение в действие новых стандартов в области сельскохозяйственного использования торфа и торфопродукции направлено на энерго- и ресурсосбережение, охрану окружающей среды, повышение плодородия почв, урожайности, качества
продукции растениеводства. Новые стандарты должны заставить бизнес и торфопредприятия отказаться от устаревшего оборудования, стимулировать модернизацию и эффективность отрасли в целом.
УДК 631.878:631.812
ТЕПЛО- И ВОДНОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОРФА И ТОРФОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
В. А. Петрунина, к.т.н.
Международная академия аграрного образования, e-mail: [email protected] Н.И. Гамаюнов, д.т.н., С.Р. Испирян, к.т.н.
Тверской государственный технический университет, e-mail: [email protected]
Впервые определены тепло- и воднофизические свойства торфа и торфоминеральныхудобрений по новой методике комплексного нахождения теплофизических параметров и характеристик.
Ключевые слова: торф, влагосодержание, минеральные удобрения, концентрация, температура фазового перехода.
HEAT AND WATER-PHYSICAL CHARACTERISTICS OF PEAT AND PEAT-MINERAL FERTILIZERS
V.A. Petrunina, N.I. Gamayunov, S.R Ispiryan
There have been determined for the first time some heat and water-physical characteristics of peat and peat-mineral fertilizers according to a new methodology of complex discovery of heat-physical parameters and characteristics. Keywords: peat, moisture content, mineral fertilizers, concentration, phase shaft temperature.
Одна из проблем при использовании торфа для производства органических удобрений - промерзание верхнего слоя штабелей. После окончания сезона добычи торфа на удобрение он хранится в штабелях высотой до 3,5 м и имеет влажность до 60%. За счет выпадения атмосферных осадков при хранении торфа происходит увеличение влажности поверхностного слоя штабеля до 75-78% [1]. Увлажненный слой торфа в Центральном Федеральном округе России достигает в среднем 0,4-0,7 м и зависит от климатических условий региона.
В Северо-Западном и Уральском Федеральном округе толщина намокания и промерзания штабелей торфа больше и достигает до 0,8-1,0 м. Мерзлый слой торфа имеет большую прочность. Это затрудняет погрузку торфа из штабелей экскаватором, часто происходит поломка ковша, мерзлыми глыбами разрушаются транспортные средства.
Научными сотрудниками Центральной торфоболот-ной опытной станции проведены исследования, результаты которых показали, что 12% рабочего времени экс-
1. Результаты экспериментальных исследований температуры фазового перехода 1ф, коэффициента температуропроводности ат, критерия Коссовича К0, количества незамерзающей влаги WН и замерзшей влаги в образцах торфа и торфоминеральных удобрений
Вид образца W*, кг/кг WK, кг/кг W3, кг/кг V °с ат 107, м2/с Ко (tc - У
Торф 2,73 1,35 1,38 0 0,740 35,3
Торф + 1,5% K2CO3 2,74 1,80 0,94 0 0,796 24,5
Торф + 3,0% K2CO3 2,68 1,91 0,77 0 0,894 20,5
Торф + 1,5% KNO3 2,46 1,60 0,86 0 0,770 24,4
Торф + 3,0% KNO3 2,35 1,61 0,74 0 0,840 22,0
Торф + 1,5% K2SO4 2,44 1,48 0,96 -0,3 0,786 27,4
Торф + 3,0% K2SO4 2,61 1,64 0,97 -0,5 0,880 26,5
Торф + 1,0% KCl 2,35 1,46 0,89 -0,3 0,767 25,5
Торф + 1,5% KCl 2,49 1,66 0,83 -0,8 0,781 24,1
Торф + 3,0% KCl 2,43 1,74 0,69 -1,5 0,916 20,0
Торф + 1,0% Ca(HPO4)2 х 2H2O 2,35 1,56 0,79 0 0,740 22,7
Торф + 1,5% Ca(HPO4)2 х 2H,O 2,46 1,57 0,89 0 0,742 22,9
Торф + 3,0% Ca(HPO4)2 х 2H.O 2,42 1,62 0,80 0 0,752 23,0
Торф + 1,0% KCl + 1,0% Ca(HPO4)2 х 2H2O 2,51 1,65 0,86 -0,3 0,823 24,0
Торф + 1,5% KCl + 1,5% Ca(HPOJ2 х 2H,O 2,35 1,66 0,69 -0,3 0,980 20,2
Торф + 3,0% KCl + 3,0% Ca(HPOJ2 х 2H,O 2,21 2,10 0,11 -1,5 1,150 10,9
Торф 1,45 0,85 0,60 0 1,110 24,2
Торф + 1,0% KCl 1,37 1,02 0,35 -0,3 1,199 16,1
Торф + 3,0% KCl 1,33 1,21 0,12 -1,5 1,270 6,0
Торф + 1,0% Ca(HPO4)2 х 2H2O 1,35 1,11 0,24 0 1,110 20,2
Торф + 3,0% Ca(HPO4)2 х 2H,O 1,34 0,94 0,40 0 1,100 18,4
Торф + 1,0% KCl + 1,0% Ca(HPO4)2 х 2H2O 1,32 1,01 0,31 -0,3 1,150 18,3
W* - влагосодержание образца до замораживания.
каватора за смену уходит на разрушение мерзлого слоя, что повышает себестоимость каждой заготовленной тонны торфа. Во время разрушения мерзлого слоя торфа в штабеле транспортные средства простаивают и в итоге снижается производительность труда. Вывезенный торф складируют в небольшие штабели возле животноводческих ферм и птицефабрик на площадки хранения. Раздробленный мерзлый торф вновь смерзается, часть его оказывается внутри штабелей. Смерзшиеся куски торфа долго тают и мешают приготовлению компостов.
В связи с увеличением освоения торфяных месторождений в России необходимо проведение научных исследований и разработка мероприятий, направленных на получение качественных органических и органоминеральных удобрений. Для этого необходимо знание теоретических основ химии торфа, физики процессов тепломассопере-носа при промерзании торфа.
Торф - это многокомпонентный, полидисперсный материал, состоящий из высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений, минеральных включений различной дисперсности [2]. При изменении температуры, концентрации добавок химических реагентов происходят динамические сдвиги в структуре, используемые для разработки методов регулирования свойств торфа.
На кафедре теплофизики Тверского государственного технического университета были проведены исследования тепло- и воднофизических свойств влажного торфа с
минеральными удобрениями: KCl, K2SO4, KNO3, K2CO3, Ca(HPO4)2 x 2Н2О. При этом оценили не только влияние различных минеральных удобрений, но и разную их концентрацию (Петрунина, 1978).
Для исследования был отобран низинный древесно-осоковый торф из штабеля на Обухово-Спасском торфяном месторождении Московской области. Степень разложения составляла R = 50%, зольность Ас = 27,8% (повышенная из-за имевшихся в залежи вивианитовых прослоек), кислотность рН 5,6. Среднее влагосодержание в опытах составляло 2,74 кг/кг, соответствующее влагосо-держанию торфа и торфоминеральных смесей в верхнем слое штабеля. Вначале опыты проводили с торфом большой влажности, потом подсушивали его для новых образцов. Плотность образцов составляла около 585 кг/м3, что соответствует плотности торфоминеральных удобрений и торфа в верхнем слое штабеля, заготовленного комплексом сельскохозяйственных машин [3].
Исследовали теплофизические характеристики и комплексы: температуру фазового перехода 1ф, коэффициент температуропроводности ат, количество влаги, незамерзающей при температуре фазового перехода WK, критерий Коссовича К0 (Гамаюнов и др., 1974). Впервые была разработана новая методика комплексного определения нескольких теплофизических параметров и характеристик торфа и торфоминеральных удобрений (Петрунина, 1978).
В алюминиевые стаканчики высотой h = 6,6 х 10-2 м, радиусом r = 1,05 х 10-2 м и с толщиной стенки b = 0,5 х 10-3 м помещали торф и торфяные удобрения. Сверху стаканчики закрывали крышкой с резиновой прокладкой для герметичности. В крышку вставлена трубка из нержавеющей стали диаметром 1 х 10-3 м, внутри которой находится керамическая трубка. В этой трубке смонтировали медь-константановую термопару. Образцы вначале помещали в морозильную камеру холодильника. После замерзания образцы опускали стаканчик в термостат с водой. Холодный спай термопары находился в геометрическом центре цилиндра, а горячий - на уровне образца в термостате. В термостате непрерывно перемешивалась вода, что создавало постоянство температуры среды, а также интенсивный теплообмен от образца к теплоносителю. Автоматически на потенциометре записывалась диаграмма величин термо-эдс. Диаграмму обрабатывали.
В таблице приведены результаты экспериментальных исследований 22 образцов влажного торфа и торфа с минеральными удобрениями. Каждый результат является средним из 5 значений. Отклонение от средних значений не превышает 10%. Из полученных данных видно, что снижается температура фазового перехода при добавлении в торф солей KCl и K2SO4, но введение во влажный торф минеральных удобрений не снижает температуру фазового перехода 1ф, так как концентрация добавок невелика. Наибольшее снижение температуры 1ф -1,5°С происходит при внесении 3% калийного удобрения (KCl).
Образованию кристаллической решетки льда препятствуют находящиеся в растворе сегменты макромолекул, молекул газов и растворенных минеральных солей, так как они нарушают порядок в пространственном распре-
делении молекул воды внутри нее. По мере образования льда концентрация незамерзшего раствора в макропорах органоминеральных удобрений повышается, а температура замерзания 1ф понижается.
Количество незамерзающей воды с увеличением концентрации солей возрастает. Это вызвано тем, что она связывается ионами: образуются гидратные оболочки вокруг ионов, что способствует переносу тепла через «организованную часть структуры» (Гамаюнов и др., 1998).
Наибольшее изменение наблюдается для критерия фазового перехода Коссовича К0. Для всех торфомине-ральных удобрений величина К0 (1с - 1ф) меньше, чем у влажного торфа. Критерий К0 также уменьшается с увеличением концентрации солей. Температура замерзания при этом становится ниже 0°С.
При введении солей в торф происходит не только некоторое снижение температуры фазового перехода, что имеет место в обычных растворах солей, но и разрушение структуры воды и ее сорбция в виде отдельных молекул или их небольших ассоциатов («гроздей») в полостях (микропорах) между макромолекулами (особенно при пептизации, приводящей к разукрупнению ассоци-атов торфа), что вызывает увеличение количества незамерзающей воды. Соответственно в торфоминеральных удобрениях по сравнению с торфом больше незамерзающей и меньше перешедшей в лед воды. Следовательно, требуется меньше тепла на единицу объема при фазовом переходе лед-вода, что показывают величина К0 (1с - 1ф) и количество незамерзшей воды WН.
Таким образом, можно сделать вывод, что для уменьшения толщины промерзающего слоя наиболее приемлемо добавлять в торф хлористый калий.
Литература
1. Урубков В.И. Исследование динамики влажности заготовленной торфяной крошки в штабелях // Торфяная промышленность, 1973, № 7. - С. 27-28.
2. Лиштван И.И. Исследование физико-химической природы торфа и процессов структурообразования в торфяных системах с целью регулирования их свойств // Докторская диссертация. - Калинин, КПИ, 1969.
3. Петрунина В.А. Определение плотности торфа в штабелях, заготовленных комплексом сельскохозяйственных машин // Торфяная промышленность, 1976, № 11. - С. 16-17.
О ПРОВЕДЕНИИ ОБЩЕСТВЕННЫХ СЛУШАНИЙ ПО ОЦЕНКЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
ОАО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» («ЕВРАЗ НТМК») представляет к Го -сударственной регистрации агрохимикат Сульфат Аммония в качестве азотного минерального удобрения под все сельскохозяйственные культуры на различных типах почв в сельскохозяйственном производстве. Получены экспертные заключения: ФНЦГ им Ф.Ф. Эрисмана, ВНИИА, Роспотребнадзора, МГУ. Агрохимикат проходит общественные слушания.
ОАО «ЕВРАЗ НТМК» просит простых граждан, общественные и сельскохозяйственные организации принять участие в публичном обсуждении оценки воздействия агрохимиката на окружающую среду.
Слушания состоятся 25 июля 2012 г. в 11.00 в здании районной администрации по адресу: 142970, Московская обл., р.п. Серебряные Пруды, ул. Первомайская, 11. Приглашаются все желающие. Участникам слушаний при себе необходимо иметь паспорт. С проектом технической документации можно ознакомиться с 9.00 до 17.00 в ООО «Сельхозхимия», р.п. Серебряные Пруды, ул. Мичурина, 1, тел. 8(49667)31445. Предложения в течение 30 дней со дня публикации можно направить в адрес: 622025. ««ЕВРАЗ НТМК Свердловская область, г. Нижний Тагил, ул.Индустриальная, 1. Тел. 8(3435) 49-19-50,Факс 8(3435) 49-08-47.
